南极熊导读：在当今快速发展的工业领域，对具有复杂结构的碳化硅（SiC）陶瓷的需求正迅速增长。传统的制造方法不仅流程繁琐、耗时，而且模具设计和制作周期漫长。碳化硅的极高硬度和脆性使得其加工过程充满挑战，刀具磨损严重，且容易产生裂纹等缺陷，难以保证产品的表面质量和尺寸精度。因此，传统的陶瓷成型方法，在制造复杂精细结构的碳化硅陶瓷部件时存在很大的局限性。
光固化3D打印SiC陶瓷
为解决这些问题， SiC陶瓷的3D打印技术已成为研究和应用的新焦点，它能够有效应对传统陶瓷材料在复杂形状成型、加工难度大、制作周期长和成本高等方面的挑战。
陶瓷3D打印技术作为一种前沿的制造技术，基于光敏陶瓷浆料的光聚合反应，能够精确控制材料的微观结构和性能，实现复杂形状和结构的高效制造，确保打印出的碳化硅陶瓷具有足够的强度和韧性，以满足实际应用的需求。
△国宏天易碳化硅浆料（固含量58%vt）
技术流程：
材料准备：先将碳化硅陶瓷粉体与粘结剂、光敏树脂等混合，制成具有特定性能的浆料或膏料。
成型过程：利用3D打印设备，根据预先设计好的模型，通过层层堆积的方式将陶瓷浆料或膏料固化成型，构建出三维的碳化硅陶瓷坯体。
后处理：打印完成后的坯体需要经过脱脂、烧结等后处理工艺，去除粘结剂等杂质，使碳化硅陶瓷致密化，最终获得高性能的碳化硅陶瓷部件。
SiC陶瓷光固化成形的挑战
虽然看起来，其成型过程并不复杂，但碳化硅的高紫外吸光度和高折射率使得紫外光很难引发光敏树脂单体的交联聚合反应，导致光敏碳化硅浆料固化难、穿深低。此外，许多业内人士认为，陶瓷光固化成形技术成形碳化硅效率低、成本高，难以实现工业化。
△国宏天易3D打印的碳化硅陶瓷
突破陶瓷3D打印SiC的制造极限
2024年11月13日，南极熊获悉，西安国宏天易智能科技有限公司开发了专门适用于陶瓷光固化3D打印的碳化硅浆料，成功解决了碳化硅陶瓷光固化穿深困难的问题，其穿深可达180μm,成型精度±0.05mm；并使用自研装备JH-C250成功生产制造出来各类包含Gyroid曲面的散热器及带微流道的陶瓷基板等，烧结后密度可达3.03g/cm3以上，强度可以达到260MPa，导热率可达120Wmk以上。
△未烧成品展示
通过自研的陶瓷光固化3D打印机JH-C250（成型尺寸 250×250×350mm），国宏已能够实现绝大多数SiC陶瓷产品的生产制造，且生产效率显著提高。
据悉，JH-C250采用了高精度光源拼接、及国内首创的钢性+柔性组合变速运动刮刀系统、下沉式打印平台、不间断中途加料系统和自主研发的3D模型处理软件。能够实现20–200μm层厚的陶瓷浆料均匀平铺，支持高固相含量（≥55 vol%）和高黏度（≥5 Pa.s）的陶瓷浆料光固化增材制造。与国内外现有的陶瓷光固化增材制造装备相比，JH-C250具有更广泛的材料适用性、更高的打印效率和打印精度。
关于国宏天易
西安国宏天易智能科技有限公司成立于2017年10月，位于西安市未央区，拥有8800余平米的生产面积。作为西安交通大学的产学研合作企业和陕西省快速制造工程技术中心的共建单位，公司以陶瓷增材制造服务、陶瓷增材制造装备研发、金属增材制造服务、PeeK增材制造服务为四大核心业务，提供从设计优化、工艺开发、装备研发、生产服务到特种检测的全方位服务。
公司以“双一流”高校毕业的博士、硕士为核心团队，构建了高层次的专业人才队伍，致力于深化优化设计与3D打印的结合应用，专注于工程前沿和学科复杂问题，为客户提供多领域的深层次设计优化综合解决方案服务。通过我们的努力，国宏天易智能科技有限公司致力于推动3D打印技术在高性能陶瓷制造领域的创新与发展。
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